Дети звезд
Мы привыкли воспринимать жизнь как исключительное для Вселенной явление, единственное достойное внимания чудо, божественное и неповторимое. Нашу пульсирующую жизнью планету мы противопоставляем холодному и бесприютному космосу. В нашей картине мира мы настолько уникальны, что полагаем, будто возникли наперекор бездушной Вселенной, словно зарождению жизни на Земле ничто не предшествовало, и она появилась из ниоткуда на голом месте. Но это не так, далеко не так. Вселенная, кажущаяся нам пустой и неизменной, на самом деле таковой не является. Она так же наполнена эволюционным динамизмом, и наше рождение лишь его следствие, но никак не главное чудо.
Нам сложно принять эту мысль, но есть одно очень отрезвляющее упражнение, выполнив которое можно многое понять и переосмыслить. Для этого задайте себе вопрос: «Из чего мы состоим?» «Наш химический состав общеизвестен», – тут же последует ответ.
• 63 % – водород;
• 24 % – кислород;
• 12 % – углерод;
• 0,58 % – азот;
• 0,42 % – остальные химические элементы.
Все так, мы действительно состоим больше чем наполовину из молекул водорода, остальное – кислород, углерод и азот. Эти вещества определяют 99 % нашего химического состава.
А теперь следующий вопрос: «Откуда взялись эти вещества?»
И вот тут у большинства возникают сложности с ответом. Точнее, обычно в этом случае люди говорят: «Они были на планете, где мы живем». Но согласитесь, это не ответ, потому что тогда закономерен следующий вопрос: «А откуда они взялись на нашей планете?» Этот вопрос до конца обнажает всю неполноту нашей картины мира, так как в большинстве своем мы понятия не имеем, откуда на самом деле появились химические вещества, из которых мы состоим.
Поэтому давайте устраним этот пробел, тем более астрофизика уже давно нашла ответ.
Для начала представим себе Вселенную 13 миллиардов лет назад. Тогда она только образовалась в результате Большого взрыва. В момент своего рождения Вселенная была разогрета по крайней мере до десятков тысяч миллиардов градусов и почти полностью состояла из ионизированного вещества. Из-за такой температуры частицы и античастицы постоянно рождались и аннигилировали, в процессе создавая фотоны – частицы света. В этом состоянии Вселенная пребывала примерно 400 тысяч лет, представляя собой один сплошной сгусток света. Затем она начала остывать. Когда температура упала на миллиарды градусов, цикл непрекращающейся аннигиляции остановился и частицы начали образовывать соединения – так во Вселенной появились первые атомы. Это были атомы водорода и гелия. Вся ранняя Вселенная состояла из этих двух веществ: на водород приходилось 92 % ее атомов, на гелий 8 %.
Спустя еще 300 миллионов лет начали формироваться первые неоднородности гравитационного поля. В них стал стекаться водород с гелием – так сформировались первые звезды и галактики. О них достоверно известно, что они были очень большими. Их колоссальная масса создавала в ядре такое давление, что содержащийся там водород вспыхивал в термоядерной реакции. Сгорая, он превращался в гелий. Когда водород прогорал, реакция термоядерного синтеза перекидывалась на гелий и тогда гореть начинал уже он. Продуктами его горения стали азот, кислород и ключевой элемент биологической эволюции на Земле – углерод. Если звезда была сверхмассивной, то давление в ее ядре позволяло термоядерным реакциям продолжаться, но уже в рамках углеродно-азотного цикла. В недрах таких звезд начинали образовываться кремний, магний, сера и железо. К концу своего существования такие огромные звезды по структуре становились похожи на луковицы, в разных слоях которых шли всевозможные термоядерные реакции. Во внешних слоях горели остатки водорода, под ним горел гелий, затем шли уровни углерода, кислорода, кремния, а в центре находилось железное ядро.
Однако какой бы массивной ни была звезда, обязательно наступал момент, когда ее ядро уже не могло удерживаться от дальнейшего коллапса. Рано или поздно все ее вещество проваливалось внутрь, а затем взрывалось, разбрасывая все нажитое по Вселенной. Такой взрыв ученые называют вспышкой сверхновой. Примечательно и то, что на вспышке сверхновой процесс синтеза химических веществ не останавливался. Некоторые звезды, взрываясь, превращались в свои нейтронные версии, которые по плотности ядра превосходили ядерные в разы. Считается, что именно в таких звездах мог синтезироваться уран, золото, плутоний и другие тяжелые элементы.
Когда звезда живет, она синтезирует химические вещества. Когда умирает – взрывается, фактически засеивая космос своими останками. Так химические вещества распространяются по космосу. Очень похоже на споровый способ размножения, который мы видим у многих живых существ, не находите?
«Звезды – это самые мощные фабрики по производству химических элементов во Вселенной».
Лутовинов А. А., профессор института космических исследований РАН
Важно отметить, что первые звезды жили очень недолго. Из-за их огромного размера (см. рисунок ниже), там происходили самые «жесткие» реакции термоядерного синтеза. Температура таких звезд достигала миллиардов градусов, и светили они в миллионы раз ярче Солнца.
Сравнительные размеры Солнца и первых звезд
Такие экстремальные условия позволяли протозвездам синтезировать максимальное количество разнообразных химических веществ, но при этом звезда сжигала себя очень быстро. Для сравнения: если жизненный цикл нашего Солнца рассчитан на 10 миллиардов лет, то первые звезды жили лишь несколько миллионов. Поэтому в ранней Вселенной вспышки сверхновых происходили достаточно часто. Собственно, за счет такой интенсивности космическое пространство сейчас заполнено не только водородом и гелием, но и 92 другими химическими элементами. Оказавшись в космосе, все эти вещества попадали под действие гравитационных сил, которые создавали из них новые гравитационно-связанные объекты: галактики, новые звезды, планеты. Наша Земля не исключение. Все химические вещества на ней, кроме разве что водорода и гелия, имеют звездное происхождение.
И если мы сейчас снова рассмотрим наш химический состав, то увидим, что в буквальном смысле сотканы из останков звезд.
• 63 % – водород (изначальное вещество во Вселенной);
• 24 % – кислород (звездное происхождение);
• 12 % – углерод (звездное происхождение);
• 0,58 % – азот (звездное происхождение);
• 0,42 % – остальные химические элементы (звездное происхождение).
Круто, да?
Это открытие поражает воображение и заставляет более трезво смотреть на таинство происхождения человека. Фактически, чтобы жизнь на Земле могла появиться, в «холодном и бездушном» космосе множество звезд должны были зажечься и умереть.
Разве можно после этого говорить, что жизнь на Земле взялась сама по себе? Конечно нет.
Вселенная нам кажется мертвой и холодной, но только потому, что наши жизни слишком скоротечны, чтобы мы могли почувствовать ее внутренний динамизм. Но он есть. У Вселенной есть свое «сердце», которое толкает космическую кровь по космическому пространству, заставляя Вселенную жить и развиваться. Мы этого не чувствуем, потому что рождаемся и умираем быстрее, чем успеваем замерить ее пульс. Если представить себе огромный прибор ЭКГ, который фиксирует сердцебиение Вселенной, то вся человеческая цивилизация живет в паузе между двумя его сигналами. Мы смотрим на молчащий прибор и думаем, что пульса нет, а раз так, то либо техника сломалась, либо пациент мертв. Но нет, пациент жив и с прибором все хорошо, просто от одного удара сердца до другого проходит не секунда, а сто миллионов лет.
Итак, что же мы узнали? У зарождения жизни на Земле были конкретные предпосылки. Чтобы мы смогли появиться, тысячи звезд должны были появиться и умереть. Это отличное открытие, но само по себе оно не доказывает, что звезды рождались и взрывались именно для нашего с вами возникновения. Да, кислород, азот, углерод – это останки звезд и основа нашей жизни, но вместе с этим и самые распространенные химические элементы во Вселенной. Логично, что если жизнь появилась случайно, то скорее она сформировалась из самых распространенных элементов, нежели из тех, которых днем с огнем не сыщешь. Поэтому предопределенность появления жизни нам нужно искать дальше – на этапе «эволюции останков звезд» в первый живой организм.
